用于一電池系統(tǒng)的電池分支的控制電路以及控制方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種用于一電池系統(tǒng)的電池分支的控制電路，所述控制電路包括一繼電器單元、一開關(guān)單元以及一控制單元。所述繼電器單元耦接于所述電池分支。所述開關(guān)單元并聯(lián)耦接于所述繼電器單元。所述控制單元耦接于所述繼電器單元以及所述開關(guān)單元，控制單元用于控制所述繼電器單元以及所述開關(guān)單元的切換以選擇性地導(dǎo)通流經(jīng)所述電池分支的一分支電流。本發(fā)明同時公開了一種用于一電池系統(tǒng)的電池分支的控制方法，所述控制方法包括：將一繼電器單元耦接于所述電池分支，以及將一開關(guān)單元并聯(lián)耦接于所述繼電器單元；以及控制所述繼電器單元以及所述開關(guān)單元的切換以選擇性地導(dǎo)通流經(jīng)所述電池分支的一分支電流。
【專利說明】用于一電池系統(tǒng)的電池分支的控制電路以及控制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及電池分支的控制領(lǐng)域，特別涉及一種用于一電池系統(tǒng)的電池分支的控制電路及其相關(guān)的控制方法。
【背景技術(shù)】
[0002]為了提供具有高電能的電池系統(tǒng)，可并聯(lián)多個電池分支以組成上述電池系統(tǒng)，其中每一電池分支可包括彼此串接的多個電池(或電池模塊)。舉例來說，可并聯(lián)10個電池分支(或電池串)，且每一個電池分支皆允許66安培的電流通過，以組成總供應(yīng)/接收電流為660安培的一電池系統(tǒng)。然而，由于流過各電池分支的電流均為高電流，因此，在控制電池系統(tǒng)的電流供給時會產(chǎn)生大量的能量損耗。
[0003]因此，需要一種創(chuàng)新的電流控制架構(gòu)來解決上述問題。
【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]有鑒于此，本發(fā)明的目的在于提供一種用于一電池系統(tǒng)的電池分支的控制電路及其相關(guān)的控制方法來解決上述問題。
[0005]為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種用于一電池系統(tǒng)的電池分支的控制電路。所述控制電路包括一繼電器單元、一開關(guān)單元以及一控制單元。所述繼電器單元耦接于所述電池分支。所述開關(guān)單元系并聯(lián)耦接于所述繼電器單元。所述控制單元耦接于所述繼電器單元以及所述開關(guān)單元，控制單元用于控制所述繼電器單元以及所述開關(guān)單元的切換以選擇性地導(dǎo)通流經(jīng)所述電池分支的一分支電流。
[0006]相應(yīng)的，本發(fā)明還提供了一種用于一電池系統(tǒng)的電池分支的控制方法。所述控制方法包括下列步驟:將一繼電器單元耦接于所述電池分支，以及將一開關(guān)單元并聯(lián)耦接于所述繼電器單元；以及控制所述繼電器單元以及所述開關(guān)單元的切換以選擇性地導(dǎo)通流經(jīng)所述電池分支的一分支電流。
[0007]通過以下的描述并結(jié)合附圖，本發(fā)明將變得更加清晰，這些附圖用于解釋本發(fā)明的實施例。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0008]圖1為本發(fā)明用于一電池系統(tǒng)的電池分支的控制電路一實施例的示意圖。
[0009]圖2為本發(fā)明用于一電池系統(tǒng)的電池分支的控制電路另一實施例的示意圖。
[0010]圖3為圖2所示的多個控制信號一實施例的信號時序圖。
[0011]圖4為圖2所示的多個控制信號另一實施例的信號時序圖。
[0012]圖5為圖2所示的多個控制信號又一實施例的信號時序圖。
[0013]圖6為本發(fā)明用于一電池系統(tǒng)的電池分支的控制方法一實施例的流程圖。
[0014]圖7為本發(fā)明用于一電池系統(tǒng)的電池分支的控制方法另一實施例的流程圖。
[0015]【符號說明】[0016]100、200 電池系統(tǒng)
[0017]102電池分支
[0018]110、210 控制電路
[0019]120,220繼電器單元
[0020]130>230 開關(guān)單元
[0021]140,240 控制單元
[0022]602、604、606、608、610、612、702、704、706、708、709、710、711、712 步驟
[0023]B1^ B2^Bm 電池單元
[0024]CK、Cs、Skl、Sc、Sd 控制信號
[0025]PAK+、PAK-端點
[0026]Sm操作模式信號
[0027]1、IC、ID 分支電流
[0028]DR感測結(jié) 果
[0029]Rsen感測組件
[0030]L 線圈
[0031]Me, Mc, Md 晶體管
[0032]Sff 電樞
[0033]P、Q 觸點
[0034]GND接地電壓
[0035]Nel, Nc, Nd 控制端
[0036]De, Dc, Dd 體二極管
[0037]Vbias 偏壓
[0038]Il 電流
[0039]T0、Tl、T2、T3、T4、T5、T6、T7、T8、T9、T10、TO，、Tl，、T2，、T3，、T4，、T5，、T6，、T7，、Τ8’時間點
[0040]Ipc、Ipc1、IpC2、IpD、IpDl、IpD2 了頁定電務(wù)丨匕值
[0041]Ipu電流上限
[0042]Λ ΤΑ、Λ Tb 時間
【具體實施方式】
[0043]現(xiàn)在參考附圖描述本發(fā)明的實施例，附圖中類似的元件標(biāo)號代表類似的元件。需要注意的是，在權(quán)利要求書及說明書中使用了某些詞匯來指稱特定的組件。所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)可理解，制造商可能會用不同的名詞來稱呼同一個組件。本說明書及權(quán)利要求書中并不以名稱的差異來作為區(qū)分組件的方式，而是以組件在功能上的差異來作為區(qū)分的準(zhǔn)貝U。在通篇說明書及權(quán)利要求書當(dāng)中所提及的「包括」為一開放式的用語，故應(yīng)解釋成「包括但不限定于」。此外，「耦接」一詞在此指包括任何直接及間接的電氣連接手段。因此，若文中描述一第一裝置耦接于一第二裝置，則代表第一裝置可直接電氣連接于第二裝置，或通過其他裝置或連接手段間接地電氣連接至第二裝置。
[0044]為了控制高電能的電池系統(tǒng)(例如，具有高輸入電流/輸出電流的電池系統(tǒng))，本發(fā)明所提供的控制電路采用繼電器并聯(lián)開關(guān)組件(例如，金氧半場效晶體管開關(guān)(metal-oxi de-semi conductor field-effect transistor, MOSFET))的組合式開關(guān)的架構(gòu)，藉由控制繼電器與開關(guān)單元的切換時序，來減少電池系統(tǒng)的能量損耗，并可提升電池系統(tǒng)的使用壽命。
[0045]請參閱第I圖，其為本發(fā)明用于一電池系統(tǒng)的電池分支的控制電路一實施例的示意圖。于此實施例中，電池系統(tǒng)100包括一電池分支102以及一控制電路110，其中控制電路110用于控制流經(jīng)電池分支102的一分支電流I。電池分支102可包括(但不限于)彼此串接的多個電池單元(battery unit) B1?Bm,其中多個電池單元B1?Bm之中的每一電池單元可以是電池芯(battery cell)(單一電池)、電池區(qū)塊(battery block)(包括彼此并聯(lián)的多個電池)、電池模塊(battery module)(包括彼此串聯(lián)的多個電池區(qū)塊)或電池組(battery pack)(包括串聯(lián)與并聯(lián)的多個電池)。另外，多個電池單元B1?Bm可自端點PAK + (例如,一高壓側(cè)(high side terminal))與端點 PAK —(例如,一低壓側(cè)(low sideterminal))來提供一外接電子裝置(未顯示于第I圖中)所需的電源，或可由端點PAK +與端點PAK —來接收充電電源。在一設(shè)計變化中，電池分支102也可以只包括單一電池單元。
[0046]控制電路110可包括一繼電器單元120、一開關(guān)單元130以及一控制單元140。繼電器單元120耦接于電池單元Bm (亦即，耦接于電池分支102)。開關(guān)單元130與繼電器單元120并聯(lián)于電池單元Bm與端點PAK-之間。另外，控制單元140耦接于繼電器單元120與開關(guān)單元130，控制單元140用于控制繼電器單元120以及開關(guān)單元130的切換以選擇性地導(dǎo)通分支電流I。舉例來說，控制單元140可產(chǎn)生一控制信號Ck以斷開或接通繼電器單元120，以及產(chǎn)生一控制信號Cs以斷開或接通開關(guān)單元130?？刂茊卧?40還可接收一操作模式信號Sm來控制電池系統(tǒng)100操作于一充電模式(例如，由端點PAK十與端點PAK —來接收充電電源)或一放電模式(或一閑置模式)(例如，自端點PAK十與端點PAK —來提供外接電子裝置所需之電源)。
[0047]在另一實施例中，當(dāng)端點PAK +與端點PAK —耦接于一充電裝置(未繪示于第I圖中)時，控制單元140可根據(jù)操作模式信號Sm來產(chǎn)生控制信號Ck與控制信號Cs以分別接通繼電器單元120以及開關(guān)單元130，進(jìn)而導(dǎo)通一充電電流(亦即，分支電流I)。于另一實施例中，當(dāng)端點PAK +與端點PAK —耦接于一電子裝置(未繪示于第I圖中)時，控制單元140可根據(jù)操作模式信號Sm來產(chǎn)生控制信號Ck與控制信號Cs以分別接通繼電器單元120以及開關(guān)單元130，進(jìn)而提供電子裝置所需的電能(亦即，放電電流)。由于繼電器組件具有低接通電阻(switch-on resistance)與低功耗的特性,繼電器單元120可有效地減少電池分支102與端點PAK —之間的等效電阻。另外，繼電器單元120與開關(guān)單元130彼此并聯(lián)耦接，因此，可進(jìn)一步減少電池分支102與端點PAK —之間的等效電阻，故可滿足降低功耗的需求。
[0048]值得注意的是，繼電器單元120根據(jù)控制信號Ck來由斷開狀態(tài)(switch-offstate)切換至接通狀態(tài)(switch-on state)(或由接通狀態(tài)切換至斷開狀態(tài))需要一切換時間，這可能會影響外接于電池系統(tǒng)100的一電子裝置的運作。舉例來說，在外接于電池系統(tǒng)100的電子裝置應(yīng)用于高速數(shù)據(jù)傳輸?shù)那樾蜗?，電池系統(tǒng)100會因切換時間而影響供應(yīng)電子裝置所需的電源，使得電子裝置延遲傳輸數(shù)據(jù)的時機(jī)。
[0049]因此，為了確保電池系統(tǒng)100不受繼電器單元120的切換時間的影響，可使用相較于繼電器單元120有較短切換時間的開關(guān)單元130。舉例來說，當(dāng)控制單元140利用控制信號Ck與控制信號Cs來分別接通繼電器單元120與開關(guān)單元130時，在繼電器單元120接通之前，開關(guān)單元130可為充電/放電電流提供一特定導(dǎo)通路徑。另外，在繼電器單元120以及開關(guān)單元130均接通的情形下，若繼電器單元120的等效阻抗(例如，接通電阻)小于開關(guān)單元130的等效阻抗(例如，接通電阻)，則流經(jīng)電池分支102的電流主要會流經(jīng)繼電器單元120。換言之，電池系統(tǒng)100不僅可滿足降低功耗的需求，也可實時接收/供應(yīng)電能(亦即，進(jìn)行充電/充電操作)。
[0050]第I圖所示的控制電路110為基于本發(fā)明概念的基本電路架構(gòu)，因此，任何采用第I圖所示的電路架構(gòu)的電路均落入本發(fā)明的保護(hù)范圍。為了便于理解本發(fā)明的技術(shù)特征，以下采用一具體實施例來進(jìn)一步說明本發(fā)明控制電路的細(xì)節(jié)，然而，基于第I圖所示的電路架構(gòu)的其它電路亦是可行的。請參閱第2圖，其為本發(fā)明用于一電池系統(tǒng)的電池分支的控制電路一實施例的示意圖。由第2圖可知，電池系統(tǒng)200可包括第I圖所示的電池分支102以及一控制電路210，其中控制電路210的架構(gòu)是基于第I圖所示的控制電路110的架構(gòu)。在此實施例中，控制電路210可包括一繼電器單元220、一開關(guān)單元230、一控制單元240以及一感測組件Rsen (于此實施例中，感測組件Rsen由一電阻來實現(xiàn))，其中繼電器單元220、開關(guān)單元230以及控制單元240可分別用于實現(xiàn)第I圖所示的繼電器單元120、開關(guān)單元130以及控制單元140。感測組件Rsen耦接于電池分支102，并可用于感測流經(jīng)電池分支102的分支電流(例如，分支電流L或分支電流Id)以產(chǎn)生一感測結(jié)果DR，而控制單元240可根據(jù)感測結(jié)果DR來控制繼電器單元220以及開關(guān)單元230的切換。
[0051]繼電器單兀220可包括一線圈L、一晶體管Μκ、一電樞SW以及多個觸點(contact)P與Q。線圈L耦接于一偏壓Vbias與晶體管Mk之間，而晶體管Mk則是耦接于線圈L與一接地電壓GND之間。晶體管Mk可由一金氧半場效晶體管來實現(xiàn)，故可具有一控制端Nkl以及一體二極管(body diode)DK。開關(guān)單元230可包括一晶體管Mc (即第一晶體管)以及一晶體管Md (即第二晶體管)。晶體管M。耦接于感測組件Rsen與晶體管Md之間，而晶體管Md耦接于晶體管Mc與端點PAK-之間。于此實施例中，晶體管Mc與晶體管Md均可由金氧半場效晶體管來實現(xiàn)，因此，晶體管Mc可具有一控制端N。以及一體二極管Dc (即第一體二極管)，以及晶體管Md可具有一控制端Nd以及一體二極管Dd (即第二體二極管)，其中體二極管D。是以相反方向來與體二極管Dd耦接的。
[0052]控制單元240可產(chǎn)生一控制信號S&至控制端I以控制晶體管Mk的導(dǎo)通狀態(tài)，進(jìn)而控制繼電器單元220的切換狀態(tài)。舉例來說(但本發(fā)明不限于此)，繼電器單元220可以是一常閉型(normally closed)繼電器，因此，當(dāng)晶體管Mk根據(jù)控制信號S&導(dǎo)通時，電流込流經(jīng)線圈L產(chǎn)生磁場，進(jìn)而帶動電樞SW，使觸點P與觸點Q分離。
[0053]為了進(jìn)一步了解第2圖所示的控制電路240的工作原理，請結(jié)合第2圖來參閱第3圖。第3圖為第2圖所示的多個控制信號S&、S。與Sd—實施例的信號時序圖。在時間點T0，電池系統(tǒng)200操作于一充電模式，其中晶體管Mk根據(jù)控制信號Sm關(guān)斷以保持繼電器單元230接通(亦即，觸點P與觸點Q相連)，此外，晶體管Mc與晶體管Md分別根據(jù)控制信號S。與控制信號Sd導(dǎo)通(亦即，開關(guān)單元230處于接通狀態(tài))。
[0054]當(dāng)感測結(jié)果DR指示出充電電流(亦即，分支電流I。)減少至一預(yù)定電流值Irc時(例如，電池分支102已充電飽和)，控制單元240可斷開繼電器單元220以及開關(guān)單元230以截斷一充電路徑，(亦即，在時間點Tl)。更具體地說，控制信號S&切換至高準(zhǔn)位以導(dǎo)通晶體管Μκ，使觸點P與觸點Q分離，此外，當(dāng)控制信號Sd維持高準(zhǔn)位以保持晶體管Md導(dǎo)通時，控制信號Sc切換至低準(zhǔn)位以關(guān)斷晶體管Mc。因此，外接于電池系統(tǒng)200的充電裝置(未繪示于第2圖中)便可停止對電池系統(tǒng)200進(jìn)行充電。值得注意的是，在控制單元240切換控制信號S&的信號準(zhǔn)位之后，會需要一段時間ATa (如第3圖所示)來分開/分離觸點P與觸點Q，換言之，時間△ Ta即是將處于接通狀態(tài)的繼電器單元220斷開所需的切換時間。相較于時間ATa，將處于導(dǎo)通狀態(tài)的晶體管Mc關(guān)斷所需的切換時間是可忽略的，因此，在時間點Tl與時間點T2之間，觸點P仍與觸點Q相連結(jié)，晶體管Mc則可視為處于關(guān)斷狀態(tài)，故分支電流Ic仍可經(jīng)由繼電器單元220而流向端點PAK-。
[0055]接下來，在時間點T3，控制單元240根據(jù)操作模式信號Sm將電池系統(tǒng)200切換至一放電模式，舉例來說，電池系統(tǒng)200可將電能提供給一外接電子裝置(未繪示于第2圖中)?？刂茊卧?40可接通繼電器單元230與開關(guān)單元220以將放電電流(亦即，分支電流Id)提供給外接電子裝置。更具體地說，控制信號Sm切換至低準(zhǔn)位以關(guān)斷晶體管Μκ，使得觸點P連結(jié)至觸點Q，此外，當(dāng)控制信號Sd維持高準(zhǔn)位以保持晶體管Md導(dǎo)通時，控制信號S。切換至高準(zhǔn)位以導(dǎo)通晶體管Mc。值得注意的是，在控制單元240切換控制信號S&的信號準(zhǔn)位之后，會需要一段時間Λ Tb(如第3圖所示)將觸點P與觸點Q相連接，換言之，時間ATb即是將處于斷開狀態(tài)的繼電器單元220接通所需的切換時間。相較于時間ATb，將處于關(guān)斷狀態(tài)的晶體管Mc導(dǎo)通所需的切換時間是可忽略的，因此，在時間點Τ3與時間點Τ4之間，觸點P與觸點Q分離，晶體管Mc則可視為處于導(dǎo)通狀態(tài)，故分支電流Id仍可經(jīng)由晶體管Mc與晶體管Md流向電池分支102。另外，由于晶體管Md根據(jù)控制信號Sd而保持導(dǎo)通，因此，在晶體管Mc導(dǎo)通之前，分支電流Id也可經(jīng)由晶體管Md以及體二極管Dc來流向電池分支102。簡言之，將電能提供給外接電子裝置幾乎不會有延遲的問題。 [0056]當(dāng)感測結(jié)果DR指示出分支電流Id減少至一預(yù)定電流值Ipd時(例如，所有(或幾乎所有)儲存于電池分支102電能已提供給外接電子裝置)，控制單元240斷開繼電器單元220與開關(guān)單元230以截斷一放電路徑(亦即，在時間點Τ5)。更具體地說，控制信號S&切換至高準(zhǔn)位以導(dǎo)通晶體管Μκ，使得觸點P與觸點Q分離，此外，當(dāng)控制信號S。維持高準(zhǔn)位以保持晶體管Mc導(dǎo)通時，控制信號Sd切換至低準(zhǔn)位以關(guān)斷晶體管Md。因此，電池系統(tǒng)200便可停止供應(yīng)電能。相似地，將處于接通狀態(tài)的繼電器單元220斷開需要時間ATa，而相較于時間ATa，將處于導(dǎo)通狀態(tài)的晶體管Md關(guān)斷所需的切換時間是可忽略的，因此，在時間點Τ5與時間點Τ6之間，分支電流Id仍可經(jīng)由繼電器單元220流向電池分支102。
[0057]接下來，在時間點Τ7，控制單元240根據(jù)操作模式信號Sm再度將電池系統(tǒng)200切換至充電模式?？刂茊卧?40可接通繼電器單元220以及開關(guān)單元230，使分支電流I。對電池分支102進(jìn)行充電。更具體地說，控制信號S&切換至低準(zhǔn)位以關(guān)斷晶體管Mk，使得觸點P連結(jié)至觸點Q，此外，當(dāng)控制信號S。維持高準(zhǔn)位以保持晶體管Μ。導(dǎo)通時，控制信號Sd切換至高準(zhǔn)位以導(dǎo)通晶體管Md。相似地，將處于斷開狀態(tài)的繼電器單元220接通需要時間ΛΤβ，而相較于時間ATb,將處于關(guān)斷狀態(tài)的晶體管Md導(dǎo)通所需的切換時間是可忽略的，因此，在時間點Τ7與時間點Τ8之間，分支電流Ic仍可經(jīng)由晶體管Mc與體二極管DD流向端點ΡΑΚ-。簡言之，對電池系統(tǒng)200進(jìn)行充電幾乎不會有延遲的問題。
[0058]由上可知，可將晶體管Mc視為一充電晶體管，其可用于控制電池系統(tǒng)200的充電操作，以及可將晶體管Md視為一放電晶體管，其可用于控制電池系統(tǒng)200的放電操作。
[0059]當(dāng)電池系統(tǒng)200即將充電飽和時，外接于電池系統(tǒng)200的充電裝置可執(zhí)行一浮動充電操作(float charge operation)(例如，以定電壓或低充電電流來對電池系統(tǒng)200進(jìn)行充電)。然而，由于浮動充電操作的充電電流較小且容易變動，這會使得繼電器單元220于接通、斷開狀態(tài)之間頻繁地切換，而縮短繼電器單元220的使用壽命。請結(jié)合第2圖來參閱第4圖。第4圖為第2圖所示的多個控制信號S&、S。與Sd另一實作范例的信號時序圖。于此實施例中，為了避免頻繁地切換繼電器單元220，當(dāng)分支電流較低時，分支電流的導(dǎo)通路徑主要由開關(guān)單元230提供。進(jìn)一步的說明如下。
[0060]在時間點T0’，電池系統(tǒng)200操作于一充電模式,其中晶體管Mk根據(jù)控制信號Sk1j來關(guān)斷以保持繼電器單元230接通，而晶體管Mc與晶體管Md分別根據(jù)控制信號S。與控制信號Sd導(dǎo)通。當(dāng)感測結(jié)果DR指示出充電電流(亦即，分支電流I。)減少至一第一預(yù)定電流值Ira時(例如，電池分支102即將充電飽和)，控制單元240可斷開繼電器單元220并保持開關(guān)單元230接通(亦即，在時間點Tl’)。更具體地說，控制信號Sm切換至高準(zhǔn)位以導(dǎo)通晶體管Μκ，使得觸點P與觸點Q分離，而控制信號S。與控制信號Sd均維持高準(zhǔn)位以保持晶體管M。與晶體管Md導(dǎo)通。如此一來,便可延長繼電器單兀220的使用壽命。
[0061]接下來，當(dāng)感測結(jié)果DR指示出分支電流I。減少至小于第一預(yù)定電流值Ira的一第二預(yù)定電流值Irc2時(例如，電池分支102已充電飽和)，控制單元240可保持繼電器單元220斷開，并斷開開關(guān)單元230以截斷一充電路徑(亦即，于時間點T2’)。更具體地說，控制信號S&與控制信號Sd均維持高準(zhǔn)位，而控制信號S。則是切換至低準(zhǔn)位以關(guān)斷晶體管Mc。
[0062]接下來，在時間點T3’，控制單元240可根據(jù)操作模式信號Sm來將電池系統(tǒng)200切換至一放電模式。更具體地說，控制單元240可將控制信號Skl切換至低準(zhǔn)位以關(guān)斷晶體管Mk，使得觸點P連結(jié)至觸點Q，進(jìn)而接通繼電器單元230。另外，控制單元240可將控制信號Sc切換至高準(zhǔn)位以導(dǎo)通晶體管M。、并維持控制信號Sd處于高準(zhǔn)位以保持晶體管Md導(dǎo)通，進(jìn)而接通開關(guān)單元220。相似地，在控制單元240切換控制信號Sm的信號準(zhǔn)位之后，會需要一段時間ATb來將觸點P與觸點Q相連接，因此，在繼電器單元220接通(亦即，時間點T4’ )之前，分支電流Id可經(jīng)由開關(guān)單元230流向電池分支102。
[0063]當(dāng)感測結(jié)果DR指示出分支電流Id減少至一第一預(yù)定電流值Ipdi時(例如，大部分儲存于電池分支102電能已提供給外接電子裝置)，控制單元240可斷開繼電器單元220并保持開關(guān)單元230接通(亦即，于時間點T5’)。更具體地說，控制信號Skl切換至高準(zhǔn)位以導(dǎo)通晶體管Μκ，使得觸點P與觸點Q分離，而控制信號S。與控制信號Sd均維持高準(zhǔn)位以保持晶體管Mc與晶體管Md導(dǎo)通。接下來，當(dāng)感測結(jié)果DR指示出分支電流I。減少至小于第一預(yù)定電流值Ipdi的一第二預(yù)定電流值Ipd2時(例如，電池分支102已充電飽和)，控制單元240可維持繼電器單元220斷開，并斷開開關(guān)單元230以截斷一放電路徑(亦即，于時間點T6’)。更具體地說，控制信號Skl與控制信號S。均維持高準(zhǔn)位，而控制信號Sd則是切換至低準(zhǔn)位以關(guān)斷晶體管Md。
[0064]接下來，在時間點T7’，控制單元240可根據(jù)操作模式信號Sm再度將電池系統(tǒng)200切換至充電模式?？刂茊卧?40可接通繼電器單元220以及開關(guān)單元230，使分支電流Ic對電池分支102進(jìn)行充電。更具體地說，控制信號Sm切換至低準(zhǔn)位以關(guān)斷晶體管Μκ，使得觸點P連結(jié)至觸點Q，此外，當(dāng)控制信號S。維持高準(zhǔn)位以保持晶體管Mc導(dǎo)通時，控制信號Sd切換至高準(zhǔn)位以導(dǎo)通晶體管Md。相似地，在控制單元240切換控制信號S&的信號準(zhǔn)位之后，會需要時間ATb來將觸點P與觸點Q相連接，因此，在繼電器單元220接通(亦即，時間點T8’ )之前，分支電流Ic仍可經(jīng)由開關(guān)單元230流向端點PAK?。
[0065]請注意，以上描述僅用于解釋本發(fā)明，并非用于限制本發(fā)明。于一實施例中，繼電器單元220可由其他類型的繼電器(例如，常開型(normally open)繼電器)來實現(xiàn)。于另一實施例中，開關(guān)單元230所包括的開關(guān)組件也可以采用其他類型開關(guān)組件來實現(xiàn)，且開關(guān)單元230所包括的開關(guān)組件的個數(shù)也不限定為兩個。于又一實施例中，判斷電池系統(tǒng)200是否充電/放電完畢的方式不限于通過感測組件Rsen所產(chǎn)生的感測結(jié)果，舉例來說，控制單元240可比較多個電池單元B1~Bm的總電壓是否與充電電源的電壓相等來判斷是否完成充電。于另一例子中，控制單元240可偵測電池系統(tǒng)200的溫度來判斷是否完成充電。于又一例子中，控制單元240可根據(jù)充電/放電的時間來判斷是否完成充電/放電操作。簡言之，只要是采用第I圖所示的控制電路110的架構(gòu)來控制電池分支，均遵循本發(fā)明的發(fā)明精神。
[0066]本發(fā)明所提出的控制電路還可用于過電流(例如，短路)保護(hù)機(jī)制。請結(jié)合第2圖來參閱第5圖。第5圖為第2圖所示的多個控制信號Sp Sc與Sd另一實施例的信號時序圖。于此實施例中，電 池系統(tǒng)200操作于充電模式，當(dāng)感測結(jié)果DR指示出分支電流I。大于一電流上限Ipu時，控制單元240可斷開繼電器單元220以及開關(guān)單元230(亦即，于時間點T9)。更具體地說，控制單元240可將控制信號Sm切換至高準(zhǔn)位以導(dǎo)通晶體管Μκ，使觸點P與觸點Q分離，此外，控制單元240可將控制信號S。與控制信號Sd切換至低準(zhǔn)位以分別關(guān)斷晶體管Mc與晶體管Md。值得注意的是，由于將處于斷開狀態(tài)的繼電器單元220接通需要一段時間ATa，因此，在時間點T9與時間點TlO之間，分支電流I。(亦即，過電流)可經(jīng)由繼電器單元220流向端點PAK-，避免過電流造成晶體管Mc與晶體管Mc的損壞。
[0067]另外，對于具有多個并聯(lián)的電池分支的電池系統(tǒng)來說，多個電池分支的至少其一可由本發(fā)明所提出的控制電路(例如，第2圖所示的控制電路210)來控制，而剩余的電池分支則可通過繼電器來控制(例如，包括第2圖所示的繼電器單元220的控制電路)。
[0068]請參閱第6圖，其為本發(fā)明用于一電池系統(tǒng)的電池分支的控制方法一實施例的流程圖?？刂品椒蓱?yīng)用于第2圖所示的控制電路240，并可簡單歸納如下。
[0069]步驟602:開始。
[0070]步驟604:將一繼電器單元耦接至電池分支，以及將一開關(guān)單元并聯(lián)耦接于繼電器單元。
[0071]步驟606:感測流經(jīng)電池分支的分支電流以產(chǎn)生一感測結(jié)果。
[0072]步驟608:根據(jù)所述感測結(jié)果來判斷分支電流是否減少至一預(yù)定電流值，若是，執(zhí)行步驟610，反之，執(zhí)行步驟606。
[0073]步驟610:斷開繼電器單元以及開關(guān)單元以截斷一特定導(dǎo)通路徑。
[0074]步驟612:結(jié)束。
[0075]在步驟610中，可根據(jù)電池系統(tǒng)所處的操作模式來決定要截斷的特定導(dǎo)通路徑(例如，充電路徑或放電路徑)。由于本領(lǐng)域技術(shù)人員閱讀第I圖~第3圖的相關(guān)說明之后，應(yīng)可輕易了解第6圖所示的每一步驟的操作細(xì)節(jié)，故進(jìn)一步的說明在此便不再贅述。
[0076]請參閱第7圖，其為本發(fā)明用于一電池系統(tǒng)的電池分支的控制方法另一實施例的流程圖?？刂品椒蓱?yīng)用于第2圖所示的控制電路210，并可簡單歸納如下。
[0077]步驟702:開始。
[0078]步驟704:將一繼電器單元耦接至電池分支，以及將一開關(guān)單元并聯(lián)耦接于繼電器單元。
[0079]步驟706:感測流經(jīng)電池分支的分支電流以產(chǎn)生一感測結(jié)果。
[0080]步驟708:根據(jù)感測結(jié)果來判斷分支電流是否減少至一第一預(yù)定電流值，若是，執(zhí)行步驟709，反之，執(zhí)行步驟706。
[0081]步驟709:斷開繼電器單元而維持開關(guān)單元導(dǎo)通。
[0082]步驟710:根據(jù)感測結(jié)果來判斷分支電流是否減少至小于第一預(yù)定電流值的一第二預(yù)定電流值，若是，執(zhí)行步驟711，反之，執(zhí)行步驟709。
[0083]步驟711:維持繼電器單元斷開，并斷開開關(guān)單元以截斷一特定導(dǎo)通路徑。
[0084]步驟712:結(jié)束。
[0085]在步驟711中，可根據(jù)電池系統(tǒng)所處在的操作模式來決定要截斷的特定導(dǎo)通路徑(例如，充電路徑或放電路徑)。由于本領(lǐng)域技術(shù)人員閱讀第I圖?第4圖的相關(guān)說明之后，應(yīng)可輕易了解第7圖所示的每一步驟的操作細(xì)節(jié)，故進(jìn)一步的說明在此便不再贅述。
[0086]綜上所述，本發(fā)明所提供的控制電路可降低電池系統(tǒng)的能量損耗、增加電池系統(tǒng)隨時可充/放電的便利性，并可延長電池系統(tǒng)、繼電器組件的使用壽命以及提供過電流(短路)的防護(hù)措施。
[0087]以上結(jié)合最佳實施例對本發(fā)明進(jìn)行了描述，但本發(fā)明并不局限于以上揭示的實施例，而應(yīng)當(dāng)涵蓋各種根據(jù)本發(fā)明的本質(zhì)進(jìn)行的修改、等效組合。
【權(quán)利要求】
1.一種用于一電池系統(tǒng)的電池分支的控制電路，其特征在于，包括: 一繼電器單元，耦接于所述電池分支； 一開關(guān)單元，并聯(lián)耦接于所述繼電器單元；以及 一控制單元，耦接于所述繼電器單元以及所述開關(guān)單元，所述控制單元用于控制所述繼電器單元以及所述開關(guān)單元的切換以選擇性地導(dǎo)通流經(jīng)所述電池分支的分支電流。
2.如權(quán)利要求1所述的控制電路，其特征在于，所述開關(guān)單元的切換時間短于所述繼電器單元的切換時間。
3.如權(quán)利要求1所述的控制電路，其特征在于，所述控制電路還包括: 一感測組件，耦接于所述電池分支，用于感測所述分支電流以產(chǎn)生一感測結(jié)果； 其中所述控制單元根據(jù)所述感測結(jié)果來控制所述繼電器單元以及所述開關(guān)單元的切換。
4.如權(quán)利要求3所述的控制電路，其特征在于，當(dāng)所述感測結(jié)果指示所述分支電流減少至一預(yù)定電流值時，所述控制單元斷開所述繼電器單元以及所述開關(guān)單元以截斷一特定導(dǎo)通路徑。
5.如權(quán)利要求3所述的控制電路，其特征在于，當(dāng)所述感測結(jié)果指示所述分支電流減少至一第一預(yù)定電流值時，所述控制單元斷開所述繼電器單元而保持所述開關(guān)單元接通；以及當(dāng)所述感測結(jié)果指示所述分支電流減少至小于所述第一預(yù)定電流值的一第二預(yù)定電流值時，所述控制單元保持所述繼電器單元斷開，并斷開所述開關(guān)單元以截斷一特定導(dǎo)通路徑。
6.如權(quán)利要求4或5所述的控制電路，其特征在于，所述特定導(dǎo)通路徑為一充電路徑或一放電路徑。
7.如權(quán)利要求3所述的控制電路，其特征在于，當(dāng)所述感測結(jié)果指示所述分支電流大于一電流上限時，所述控制單元斷開所述繼電器單元以及所述開關(guān)單元。
8.如權(quán)利要求1所述的控制電路，其特征在于，所述開關(guān)單元包括: 一第一晶體管，所述第一晶體管具有一第一體二極管，所述第一晶體管由所述控制單元所控制；以及 一第二晶體管，所述第二晶體管串聯(lián)耦接于所述第一晶體管并具有一第二體二極管，所述第二晶體管由所述控制單元所控制，所述第二體二極管以相反方向與所述第一體二極管耦接。
9.如權(quán)利要求8所述的控制電路，其特征在于，所述第一晶體管用于控制所述電池系統(tǒng)的充電操作，所述第二晶體管用于控制所述電池系統(tǒng)的放電操作。
10.如權(quán)利要求8所述的控制電路，其特征在于，所述控制單元用于接收一操作模式信號以控制所述電池系統(tǒng)操作于一充電模式或一放電模式；以及在所述控制單元斷開所述繼電器單元、關(guān)斷所述第一晶體管以及導(dǎo)通所述第二晶體管之后，當(dāng)所述控制單元根據(jù)所述操作模式信號來將所述電池系統(tǒng)切換至所述充電模式或所述放電模式時，所述控制單元會接通所述繼電器單元以及導(dǎo)通所述第一晶體管。
11.如權(quán)利要求1所述的控制電路，其特征在于，當(dāng)所述繼電器單元以及所述開關(guān)單元均接通時，所述繼電器單元的等效阻抗小于所述開關(guān)單元的等效阻抗。
12.一種用于一電池系統(tǒng)的電池分支的控制方法，其特征在于，包括:將一繼電器單元耦接于所述電池分支，以及將一開關(guān)單元并聯(lián)耦接于所述繼電器單元; 控制所述繼電器單元以及所述開關(guān)單元的切換以選擇性地導(dǎo)通流經(jīng)所述電池分支的分支電流，控制所述繼電器單元以及所述開關(guān)單元的切換的步驟包括:感測所述分支電流以產(chǎn)生一感測結(jié)果，以及根據(jù)所述感測結(jié)果來控制所述繼電器單元以及所述開關(guān)單元的切換； 當(dāng)所述感測結(jié)果指示所述分支電流減少至一第一預(yù)定電流值時，斷開所述繼電器單元而保持所述開關(guān)單元接通，當(dāng)所述感測結(jié)果指示所述分支電流減少至小于所述第一預(yù)定電流值的一第二預(yù)定電流值時，保持所述繼電器單元斷開，并斷開所述開關(guān)單元以截斷一特定導(dǎo)通路徑；以及 當(dāng)所述感測結(jié)果指示所述分支電流大于一電流上限時，斷開所述繼電器單元以及所述開關(guān)單元。
【文檔編號】H03K17/56GK104009514SQ201410069093
【公開日】2014年8月27日 申請日期:2014年2月27日 優(yōu)先權(quán)日:2013年2月27日
【發(fā)明者】蔡富生 申請人:蔡富生